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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學生姓名
劉佳良
系部
汽車與交通
工程學院
專業(yè)、班級
車輛工程BW07-9
指導(dǎo)教師姓名
崔宏耀
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是√否
題目名稱
HLJIT4H-10變速器設(shè)計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、課題研究現(xiàn)狀：
汽車工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)最新的統(tǒng)計資料顯示，我國已經(jīng)成為世界第四大汽車生產(chǎn)國。伴隨著我國現(xiàn)代化進程，汽車工業(yè)的發(fā)展將會有著更為強勁的勢頭。隨著社會的快速發(fā)展和人們生活水平的迅速提高，汽車（尤其是轎車）作為一種必不可少的交通工具已走進千家萬戶。
改革開放30年來，我國汽車變速器行業(yè)隨著整車行業(yè)的快速發(fā)展而發(fā)展壯大，形成了一批頗具規(guī)模的變速器企業(yè)。大多數(shù)本土變速器企業(yè)在引進消化吸收國外先進技術(shù)方面取得了突出的成績，并不斷堅持自主創(chuàng)新，在手動變速器領(lǐng)域，尤其是在重型車用和微型車用手動變速器上，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產(chǎn)片。另外，一些跨國公司或合資的變速器企業(yè)開始陸續(xù)在中國設(shè)廠，為滿足持續(xù)高速增長的中國汽車市場需求作出了非常大的貢獻。
汽車變速器是汽車的重要部件之一，變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性能狀態(tài)下，通過改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行使工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在起動發(fā)動機、汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行使能力。
傳統(tǒng)的變速器設(shè)計方法一般是根據(jù)性能要求利用經(jīng)驗公式取初值，然后計算取其強度，傳動質(zhì)量指標等。通過畢業(yè)設(shè)計，可綜合運用所學知識設(shè)計方案，與實踐直接接觸，從而可以提高解決實際問題的能力，綜合提高自身的設(shè)計和制造水平。
在中國，手動變速器仍然是車用變速器的主流。具體有兩個原因：首先，目前國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本掌握對手動變速器的開發(fā)，所以在一定程度上加大了手動變速器的價格優(yōu)勢；另外，絕大多數(shù)中國駕駛者在學車時就用的是手動車，他們更加享受手動車帶來的駕駛樂趣。在自動變速器方面，除吉利汽車開發(fā)出有自主知識產(chǎn)權(quán)的液壓控制的三速自動變速器外，其他企業(yè)尚沒有一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)，悉數(shù)依賴國外技術(shù)和進口。
從技術(shù)、節(jié)能和基礎(chǔ)設(shè)施角度，對各種變速器在中國和國外的發(fā)展情況作以下簡要分析：
（1）手動變速器（MT）亦稱手排變速器，是汽車變速器中最基本的一種類型，其作用是改變傳動比（亦稱齒輪比，是引擎扭力被變速器齒輪放大的倍數(shù)，車輛靜止剛起步時，由于本身質(zhì)量較大，慣性也較大，使其運動將使用較大的力，根據(jù)杠桿原理用半徑最長扭力最大的低速檔大直徑齒輪把引擎扭力放大，協(xié)助車輛開始向前行駛。車輛開始行駛后，由于慣性將保持向前方移動，用較小的扭力即可讓車輛繼續(xù)向前行駛，所以改換入齒輪半徑較小齒輪比小，扭力放大倍數(shù)較小但旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較快的小齒輪高速檔，即可用較少的引擎轉(zhuǎn)速達到相同的車速來省油，或讓車速更快。齒輪比小于一的省油檔稱為overdrive超比檔，密齒輪比是指各檔位齒輪比落差小，代表各檔扭力落差小，有利于車輛加速），并提供倒檔和空檔。通常，駕駛員通過踩離合器踏板和操縱換擋桿可以在任何檔位間進行選擇。也有少數(shù)手動變速器，如摩托車變速器，某些賽車變速器，只允許順序換擋，這些變速器被稱為順序換擋變速器。近年來隨著電子控制元件耐用度的改善，由電腦控制自動切換離合器自動換檔的自動手排變速箱在歐洲車上也愈來愈普及，福斯賽車與福特汽車則在市售車上提供更新一代的雙離合器自動手排，變速箱同時具有兩組離合器，每次換檔時自動切換到另一組未使用的離合器迅速嚙合，不需如傳統(tǒng)手排變速箱得等唯一一組離合器分開后再重新嚙合，換檔速度更快，換檔震動也更小。：手動變速器應(yīng)該說是最為節(jié)能的變速方式，另外由于中國企業(yè)已經(jīng)掌握該技術(shù)，而且在生產(chǎn)方面也積累了長期經(jīng)驗，從而在價格和質(zhì)量方面會有較大優(yōu)勢。所以在短期內(nèi)仍將是變速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工況。
（2）自動手動變速器（AMT）：自動手動變速器實際上是由一個機器系統(tǒng)來完成操作離合器和選擋這兩個動作。AMT的汽車駕駛簡單，省去了離合器踏板，駕駛者只要踩油門，選速器系統(tǒng)會自動選擇換擋的最佳時機，從而消除了發(fā)動機、離合器和變速器的錯誤使用，以避免錯換擋位。這一點對新手和整車的可靠性都非常重要。選速器大大簡化了駕駛的復(fù)雜性，令A(yù)MT汽車駕駛更加簡便、省心，且能夠保證最低的動力損耗。由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的動作，選擇的換擋時機要比駕駛者完成得更準確。因此，在能源日益緊缺和CO2排放壓力越來越大這一背景下，AMT順應(yīng)了“節(jié)能減排”這一趨勢，是一項非常適合中國市場的先進技術(shù)。AMT的制造成本遠低于電液控自動變速器，國內(nèi)的很多車型都準備采用這一領(lǐng)先技術(shù)，即有可能隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，將有更多車型采用AMT。中國也將會取代歐洲和美洲，成為世界上最大的AMT的應(yīng)用市場。
（3）電子控制液力自動變速器（AT）：電子控制液力自動變速器近些年新技術(shù)也不斷在使用，它正朝著多擋位、數(shù)字化控制等方面發(fā)展。
日本最大的自動變速器生產(chǎn)商AISIN AW公司2006年成功推出型號為AA80E型8前速自動變速器，目前被使用在雷克薩斯LS460車上。這就形成了更大的總傳動比范圍，同時各個傳動比之間也比5速變速器更加接近。因此，駕駛員幾乎在各種行駛條件中都可以選擇最佳傳動比。電子控制模塊可以選擇更多的傳動比，傳動比取決于行駛條件，從而降低了油耗并提高了換擋平順性。發(fā)動機轉(zhuǎn)速與行駛狀態(tài)的最優(yōu)化匹配意味著發(fā)動機提高了動力、燃油經(jīng)濟性并降低了運行噪聲。
（4）無級變速器（CVT）：無級變速器則只需兩組可移動錐輪以及傳動帶或傳動鏈，即可實現(xiàn)無數(shù)個前進擋的變速過程。CVT采用傳動帶、傳動鏈和可變槽寬的錐輪進行動力傳遞及傳動比的選擇，即當錐輪變化槽寬時，相應(yīng)改變主動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑進行變速。CVT是真正無級化了，與AT相比具有較高的運行效率，油耗較低。通過近幾年市場上的應(yīng)用看，其發(fā)展勢頭也比較迅猛，目前在我國應(yīng)用的車型已迅速發(fā)展到5、6種以上。
目前，全世界各大汽車廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力都在大力進行CVT的研發(fā)工作，NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI等著名汽車品牌中都配備CVT的轎車銷售，全世界CVT轎車的年產(chǎn)量已達到近50萬輛。值得注意的一點是，裝備有CVT的汽車市場，由最初的日本、歐洲已經(jīng)滲透到北美市場，CVT汽車已經(jīng)成為當今汽車發(fā)展的主要趨勢。
（5）雙離合器變速器（DCT）：雙離合器變速器最早是德國大眾技術(shù)，因此在大眾車系里又稱DSG變速器。它可以說是目前世界上最先進的、具有革命性的變速器系統(tǒng)，大眾汽車在2002年于德國沃爾夫斯堡首次向世界展示了這一技術(shù)創(chuàng)新。
2、意義：
21世紀，汽車工業(yè)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對各系統(tǒng)部件的設(shè)計需求旺盛。可以說，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動功能之外，我們對變速器的要求也是越來越高，這是變速箱演變過程的首要催產(chǎn)素。由此可見，對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義。
設(shè)計一臺匹配性好的變速器，是汽車設(shè)計的一項重要工作。在設(shè)計過程中可以詳細了解、掌握變速器中齒輪、軸的設(shè)計方法，不同條件下軸承的選取方法，操縱機構(gòu)的設(shè)計和分析方法以及箱體的設(shè)計方法。
汽車變速器是汽車傳動系的重要組成，變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作，對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性有重要的影響。因此，依據(jù)整車的主要技術(shù)指標、發(fā)動機功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件，來確定變速器的結(jié)構(gòu)型式的選擇、設(shè)計參數(shù)的選取及各大零部件的設(shè)計計算。
通過設(shè)計可以掌握汽車變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和方法，使本科階段所學習的汽車理論方面知識得到系統(tǒng)的應(yīng)用。提高理論聯(lián)系實際的能力。
3、選課目的：
通過對變速器的了解，確定變速器的傳動路線，整體布置以及變速器的各項參數(shù)，依據(jù)經(jīng)驗公式進行設(shè)計，運用有限元分析軟件進行有限元靜力學分析，重點進行彎曲強度分析。
為了縮短設(shè)計周期和降低開發(fā)成本，通過CAD軟件平臺實現(xiàn)汽車變速器的輔助設(shè)計。使產(chǎn)品的設(shè)計階段以較少的時間和精力進行虛擬裝配并對裝配結(jié)果進行驗證，得到了可靠的裝配檢驗結(jié)果。減少建模時間，增加模型可信度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快產(chǎn)品上市的時間。
二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、本設(shè)計的主要內(nèi)容:
（1）本田W125-6摩托車發(fā)動機、變速器結(jié)構(gòu)的總體布置及工作原理。
（2）變速器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)置、各檔齒輪的設(shè)計及其校核，確定各檔傳動比
（3）確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸。
（4）使用AutoCAD完成工程圖紙；利用CAD建立體圖。
（5）有限元分析，整體優(yōu)化設(shè)計。
2、擬解決的主要問題
（1）掌握汽車發(fā)動機、變速器的結(jié)構(gòu)。
（2）掌握汽車變速器各零件的設(shè)計方法。
（3）變速器各檔齒輪的校核，有限元分析。
（4）對變速器內(nèi)部，合理布局。
（5）掌握CAD、Pro/E等軟件的操作方法，并進行零件圖測繪、實體圖裝配等。
三、技術(shù)路線（研究方法）
確定基本性能參數(shù)
收集資料及其相關(guān)信息
有限元分析
變速器傳動機構(gòu)布置方案
擋數(shù)及各擋傳動比的確定
CAD繪制裝配圖、零件圖
完成設(shè)計說明書
變速器箱體的設(shè)計
同步器和操縱機構(gòu)的設(shè)計選用
主要零部件的設(shè)計及計算
齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配
輪齒強度計算
軸的設(shè)計及校核
軸承的選擇及校核
軸向尺寸的確定
變速器中心距的確定
變速器基本參數(shù)的確定
四、進度安排
（1）資料收集、調(diào)研，完成開題報告 第1～2周（2月28～3月13）
（2）熟悉車輛及變速器各參數(shù)，掌握設(shè)計方法及過程 第3周（3月14～3月20）
（3）變速器方案確定 第4～5周（3月21～4月3日）
（4）變速器參數(shù)的選擇、設(shè)計、計算 第6～10周（4月4日～5月8日）
（5）設(shè)計說明書定稿，完成圖紙繪制 第11～14周（5月9日～6月5日）
（6）設(shè)計審核、修改 第15～16周（6月6日～6月19日）
（7）畢業(yè)設(shè)計答辯準備及答辯 第17周（6月20月～6月27日）
五、參考文獻
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[16] Volker Schindler，Immo Sievers. Forschung fuer das Auto von morger，Springer，2008.
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日